科技日報記者 張蓋倫

(資料圖)

10月5日晚，諾貝爾化學獎公布后，董佳家打算給自己的導師卡爾·巴里·夏普利斯打個電話，不過，暫時沒有打通。

但他知道，這個80多歲的“老頭”對諾獎不會感到太興奮。畢竟，他已經拿了太多獎；而且，這是他第二次拿到諾貝爾化學獎。

“我們私下交流時他跟我說過，榮譽對他來講已經沒有意義。”董佳家說。

董佳家現在是中科院上海有機化學研究所研究員，和夏普利斯教授做了十幾年的研究。

在他心中，夏普利斯是“完美”的科學家。

點擊化學：咔噠一聲，“合”上了

2022年諾貝爾化學獎授予美國科學家卡羅琳·貝爾托西 (Carolyn R. Bertozzi)、丹麥科學家摩頓·P·梅爾達爾 (Morten?P.?Meldal)、美國科學家卡爾·巴里·夏普利斯（K. Barry Sharpless），以表彰他們在點擊化學和生物正交化學領域作出的貢獻。

2000年左右，夏普利斯提出了一個新的領域：點擊化學。

這是一種簡單可靠的化學形式，反應迅速，避免不必要的副產品。

中科院化學研究所研究員程靚解釋，通俗理解，就是兩個東西放在一塊，就可以直接反應，如同積木拼在一起，咔噠一聲，就成了。即使不是化學家，拿到底物也能去做化學反應。化學合成的復雜度大大降低了。

有了點擊化學，科研人員也能更加精準地去調控一些化學的關鍵步驟。

不久后，摩頓·P·梅爾達爾和夏普利斯各自獨立提出了銅催化疊氮-炔環加成。這一反應被形容為優雅而高效。

而化學反應，除了在試管中進行，還需將其拓寬到細胞甚至活體。如果這一反應干擾細胞內其他官能團、組分，就會影響細胞的功能。程靚表示，所謂“正交”，意思就是與細胞內原有生物化學反應互不干擾。生物正交反應，就是讓探針分子和報告官能團快速高效發生反應，同時又不影響生物分子之間正常的相互作用。

“目前，大多數點擊化學用在生物正交反應內。當然，點擊化學應用得很廣泛，也有物理學家會用點擊化學做功能材料。”程靚說。

夏普利斯開發的點擊化學反應，速率更快，但需要用到銅離子。然而對生物體來說，銅離子具有一定毒性。卡羅琳·貝爾托西提出了兩種無銅催化的點擊化學反應（生物正交反應），更適合于生命體系。浙江大學生命科學研究院研究員林世賢形容，相當于以前還要看說明書，按順序搭建積木；現在，無銅催化不需要說明書，可以相對自由地進行拼接。因此，卡羅琳的方法，讓點擊化學進入生物體內，生物正交反應普適性地用到了生命科學的研究中。

未來的應用范圍，程靚認為可以擴展到兩個方面：做加法和做減法。前者是指在生物體內的特定位置和特定的時間，讓較小的前體高效發生反應，原位創造新分子；后者，則是指讓帶有活性成分的分子進入生物體內，利用生物正交化學在特定時間特定位置，釋放出對靶細胞有活性的藥物分子。“研究的熱點，就是如何讓加法和減法做得更為精準。”程靚說。

點擊化學，則主要涉及不同官能團之間的連接，所以，科研人員正在拓寬點擊化學的反應類型，增加可用的工具，讓更多官能團之間發生那種“咔噠”一聲的連接。

董佳家告訴科技日報記者，簡單來說，大家要做的，就是尋找獨特的、難以被注意的反應，把它應用起來。

列入封神榜的夏普利斯

夏普利斯曾因在手性催化氧化反應方面的貢獻，于2001年獲得諾貝爾化學獎。

有科研人員坦言，之前之所以沒敢預測夏普利斯得獎，是覺得畢竟他已經得過一次。

林世賢直言，這是一位諾貝爾獎史上的里程碑式人物。“在這個時代，仍能獲得兩次諾貝爾獎，是非常驚人的成就！”夏普利斯兩次獲獎，意味著他在兩個截然不同的領域做出了開創性工作，“他在諾貝爾獎得主中封神了”。

早在1970年，因一次化學實驗事故，夏普利斯一只眼睛受了傷。從那以后，他基本用獨眼工作。在已經獲得了巨大的榮譽之后，夏普利斯跳出自己熟悉的領域，開拓了一個全新的研究方向。

董佳家說，提出點擊化學之后，夏普利斯曾遭受大量抨擊與批判，包括著名的合成化學家和他的老朋友們。夏普利斯的夫人告訴董佳家，曾有一段時間，夏普利斯出去作報告時，特別多人喜歡來看。不是因為他們想看看什么是點擊化學，而是聽說夏普利斯瘋掉了，想到現場看看他到底瘋到了什么程度。

但是時間說明了一切。

您覺得您的導師是怎樣的人？聽到記者的提問，董佳家脫口而出——“完美的科學家！” “他對其他事情都不在意，完全由好奇心驅動做研究。眼里心里只有科學。純粹，毫無功利心。”自己拿多少錢不知道，去飛機場忘記帶護照的事情也經常發生。值得夏普利斯費心的，只有科學。夏普利斯并不急于發文章，他提倡要做原創性發現，要專注和好奇。不過，夏普利斯不出手則已，一出手就是“驚天動地”。

2008年11月，夏普利斯在天津大學做過一場關于科研創新思考的演講。2009年3月，董佳家加入他的課題組，老師將PPT和演講原稿都給了他。“這個報告我看了不下數百次。”董佳家后來逐頁翻譯了ppt和講稿，發在自己課題組的微信公號上。“他對我影響最大的，是教我科研的方法，以及怎樣做人。”

夏普利斯形容自己是一位探險家。“如果你想發現新事物，千里之行的第一步就是要學會與不確定性共存，并學會接受失敗如常，因為尋找未知事物的風險就像成為一名從不系安全繩的高空雜技演員一樣大。”

“當我在實驗臺上工作時，我的大多數反應都行不通，但我從來沒有將它們視為失敗。我行不通的想法總會給我帶來關于下一步嘗試的更多想法。因此，我的詞典里沒有‘失敗’這個概念。”夏普利斯這樣說。

未來該領域有廣闊想象空間

2022年諾貝爾化學獎已經塵埃落定。林世賢說，其實，國內在這一授獎領域的工作也非常前沿，與國際并駕齊驅，部分生物正交反應的概念和應用處于國際領先位置。

還有許多科學家在點擊化學和生物正交化學上作了突出貢獻。“可能因為有三個獲獎名額的限制，有些人沒有拿到這個獎項，我也覺得有些遺憾。”林世賢舉例說，北京大學化學與分子工程學院陳鵬教授團隊率先提出了生物正交剪切反應，通過生物正交反應打斷化學鍵，來激活蛋白、釋放藥物。這也是生物正交化學領域非常有展示度的研究。

?“點擊化學和生物正交化學，是化學科學工作者主動擁抱生命科學，主動迎接生命科學的挑戰提出來的一個新的化學反應和化學理論。理論的大廈剛剛建起，它可以帶來非常廣闊的想象空間。”林世賢認為，它們可以給化學家精準、特異地干預生命體系提供非常獨特的技術手段和一系列的工具。這些研究相當于提供了積木的模具和模塊，至于以后是用來造飛機、航母還是宇宙飛船，值得科研人員進一步去探索。

林世賢預測，未來20年，還會有很多利用化學的基礎理念和思想去研究生命科學過程的研究者能夠拿到諾貝爾獎。

關鍵詞： 諾貝爾獎